Biochemie

langsamster Teilschritt einer Reaktionsfolge = geschwindigkeitsbestimmende

- geschwindigkeitsbestimmend

- irreversibel Reaktionen

- Reaktionsgeschwindigkeit nicht von Substratmenge abhängig, sonder von Enzymaktivität

- reguliert durch allosterische Regulation (soviel Produkte wie nötig, Zelle nicht überarbeitet)

Elektronen von donor abgegeben (Oxidation) und von Akzeptor aufgenommen (Reduktion). Akzeptor im katabolen Stoffwechsel oft NAD⁺ bzw. FAD, im anabolen NADPH.

- Dehydrogenasen: übertragen Elektronen mit Protonen

- Oxygenasen: baut O ein -> danach Hydroxy-Gruppe

- Oxidasen: Elektronen, die bei Oxidation frei werden auf O übertragen (Produkt H2O, oder Wasserstoffperoxyd)

übertragen funktionelle Gruppen

- Aminotransferasen: NH-Gruppe (donor) auf a-Ketosäure (Akzeptor) übertragen. (ALT, AST). benötigen PALP

- Kinasen: P von ATP auf Substrat übertragen.

- Glykosyltransferasen: UDP-Zucker (aktiviert) auf OH-Gruppe von Proteinen übertragen (ER + Golgi)

- Phosphorylasen: spalten Zuckermoleküle ab + übertragen auf freies! P

spalten Moleküle mit H2O (Hydrolyse), oder verknüpfen Moleküle unter H2O-Ausscheidung (Kondensation)

- Peptidasen+Proteasen: spalten Peptidbindungen. Endo = spalten innerhalb Peptidkette, Exo = spaltet an Ende

- Esterasen: spalten Esterbindungen, Phosphatase = unter H2O-Einlagerung P ab. Nukleasen = an DNA- + RNA-Abbau.

- Glykosidasen: spalten glykosidische Bindung, Hilfe von H2O

- Synthasen knüfpen kleine Moleküle (CO2, H2O) an Doppelbindungen von grossen.

- Synthetasen spalten Molekül-Gruppen ab -> Doppelbindungen

- Dexarboxylasen: spalten COOH-Gruppen ab

- Hydratasen: lagern H2O an

- Dehydratasen: spalten H2O ab

wandeln eine Strukturform in ander um.

- Epimerasen: wandeln Epimer um (z.B. von links nach rechts)

- Mutasen: verschieben funktionelle Gruppen (z.B. von C3 nach C2)

verknüpfen Moleküle mit Energie aus hydrolytischer Spaltung

- Carboxylasen: fügen CO2 als COOH-Gruppe ein

- v.a. bei Schrittmacherenzymen

- Moleküle binden an allosterische Zentren -> Änderung der 3-dimensionalen Konformation

- kompetive Hemmung: änhnliches + natürliches Substrat konkurieren um Bindung an aktivem Zentrum.

- nicht-kompetiv: Inhibitor bindet an regulatorische Untereinheit -> ändert Enzymkonformation. Substratumsetzung noch möglich, jedoch langsamer

- unkompetive: Substrat bindet -> Änderung Tertiär-bzw. Quartärstruktur -> neue Bindungsstelle, an welche Inhibitor bindet

- Allosterie: Inhibitor bindet an funktionelle Untereinheit -> Aktivität von funktionellem Zentrum wird beeinflusst

- nidermolekulare Gruppe anfügen -> Aktivität gesenkt bzw. gesteigert. z.B. Phosphorylierung. ATP-abhängig (Kinasen) Fasutregelung:

anaboler Stoffwechsel der KH: Phosphorylierung = Inaktivierung, Dephosphorylierung = Aktiviert

katabol: Phosphorylierung = aktiviert, Dephosphorylierung = inaktiviert

inaktive Vorstufen (Verdauungsenzyme)

Peptidsequenz abspalten -> aktivierte Form.

Vorgang ist irreversibel.

oft folgt nach 1. Aktivierung Kaskade = weitere Zymogene werden aktiviert

ähnliche Struktur, katalysieren gleiche Reaktion

Enzymkonz. massgeblich.

Einerseits beeinflusst durch Transkription, andererseits durch Enzymhalbwertszeit.

1. Transkription= Info von DNA auf mRNA übertragen

2. Translation= an Ribosomen in AS-Sequenz übersetzen (Code-Sonne)

- danach noch Modifizierungen nötig, damit Proteine aktiv werden z.B. Faltungen, Glykolysierung, Proteolyse

- Teile der Synthese im ER + Golgi-Apparat

- Ribosom dockt an ER -> weitere Translation im ER-Lumen

- von ER in Vesikel zu Golgi -> weitere Modifikation -> Exozytosse

- Exportproteine, Membranproteine, ER + Golgi-Proteine, lysosomale Proteine

- gesamte Synthese im Zytosol

- Proteine für Zytosol, Mitochondrien, Zellkern, Peroxisomen.

vor Glykolysierung aktivierung über UTP (KH)

- O-glykosidisch (über OH-Gruppe), an Rest von Serin bzw. Threonin. in Zisternen des Golgi. kein Dol-P, da Anheftung direkt an ES

- N-glykosidisch (über NH-Gruppe), an Rest von Asparagin. Im ER alle gleichen Rest, im Golgi dann spezifischer. Dol-P nötig.  mannosereicher Typ = ausschliesslich Mannose, kompleser = viel Mannose + andere Zucker

Signalsequenz entfernen (z.B. Aktivierung der Verdauungsenzymen)

- intrazelluläre Proteine von eigener Zelle, Plasmaproteine von Leber (Nieren)

- Proteinabbauende Enzyme: Peptidasen (spalten unter H2O-Anlagerung). Exo- von Ende (Carboxypeptidasen = C-Terminus, Amminopeptidasen = N-Terminus) Endo

- Peptidasen als inaktive Vorstufen (Zymogene), da sonst Selbstverdauung, weil Körper zu grossem Teil aus EW

- Proteasomen: EW muss mit Ubiquitin markiert sein. Ubiquitin kann wieder verwendet werden, da nicht abgebaut

- Glykoprotein in Lysosomen der Leberzellen abgebaut

NH₄ ⁺ + HCO₃^- + 3ATP + Aspartat + 2H₂O ⇒

Harnstoff    + 2ATP (NADH/H⁺) + AMP + 4P + Fumarat

- in der Leber in 5 Reaktionen aus NH3 Harnstoff

- Schritt 1+2 im Mito, 3-5 im Zytosol

- in Peripherie N auf Glutamat -> Glutamin -> transportiert N zu Leber, dort Glutamin zu Glutamat

- N erst zu Harnstoff, wenn Körper keine verwendung mehr

Glutamat desaminiert -> a-Ketoglutarat + NH3 (=1N für Harnstoff). 2N von Asparat

1. im Mito: Nh3 + CO2 binden =Schritmacherreaktion, allosterisch reguliert. nach weiterer Reaktion (2), welche 2 ATP benötigt, via Trägerprotein von Mito in Zyto

3. im Zyto: Reaktion braucht 1 ATP -> alle ATP für Harnstoff verbraucht (insgesamt 3 nötig)

4. Fumarat abgespalten (über Malat + Oxalacetat wieder zu Fumarat)

5. H2O-Anlagerung an Arginin -> Isoharnstoff -> spontan zu Harnstoff

Verbraucht:

- NH3, Aspartat, CO2, 3 ATP

Benötigt:

- Ornithin, Citrullin, Argininosuccinat, Arginin

Gewonnen: 1 NADH/H⁺ (=2,5 ATP) deshalb eigentlich nur 1 ATP verbraucht

- erst zu Harnstoff, wenn Körper nicht mehr benötigt

- Verwendung von N:

Enzyme, nehmen N von Glutamin. z.B. N für Arginin-Biosyynthese, für Kreatin-Biosynthese

Zellen, die häufig teilen benötigen viel N (N für Zellteilung) -> Darmzellen und Nierenzellen nehmen deshalb viel Glutamin auf

- im Blut protoniert = Ammoniumion -> gut wasserlöslich, kann nicht in Membranen eindringen und dort neurotoxisch wirken

- NH3 hoch reaktiv -> bindet an aktives zentrum von Enzymen -> unwirksam

decarboxylierte AS (CO2 abgespaltet)

beim Abbau entsteht H2O2 (Wasserstoffperoxid), da 2H auf O2 übertrgen. Enzym MAO.

MAO-A = baut im ZNS Adrenalin + Serotonin ab

MAO-B = baut in Leber + Hirn Dopamin ab

GABA: aus Glutamat, (im ZNS v.a. im Rückenmark)

Histamin: aus Histidin, Gewebshormon

Dopamin: aus Phenylalanin + Tyrosin, Neurotransmitter

Serotonin: aus Tryptophan, Neurotransmitter + Gewebshormon

Taurin: aus Cystein, verbessert Wasserlöslichkeit von schlecht löslichen Stoffen (z.B. Gallensäure)

Ethanolamin: aus Serin, für Biosynthese Membran-Phospholipiden.